Chilogrammo: differenze tra le versioni
Contenuto cancellato Contenuto aggiunto
→Definizione: è Etichetta: Annullato |
Annullata la modifica 145609818 di 212.216.244.141 (discussione) riporto a versione stabile senza errori Etichetta: Annulla |
||
Riga 29:
== Definizione ==
Il chilogrammo è l'unica tra le unità di misura [[Sistema internazionale di unità di misura|SI]] che, fino al 20 maggio 2019, era rimasta definita in relazione a un manufatto, e non da una proprietà fisica. Seguiva cioè ancora l'approccio tipico di un [[sistema tecnico]].
Il grammo entrò a far parte del sistema metrico francese il 1º agosto [[1793]], definito<ref>Da [[Antoine Lavoisier]] e [[René Just Haüy]] per la Commissione dei pesi e delle misure dell'[[Accademia francese delle scienze]]/ref> come la massa di un [[centimetro cubo]] ({{M|1.0|e=−6|ul=m³}}) di [[acqua]] alla temperatura di {{M|3,98|ul=°C}} a [[pressione atmosferica standard]uesta particolare temperatura venne scelta poiché per questa, l'acqua, possiede la sua massima [[densità]] Il 7 aprile [[1795]] fa la sua comparsa il ''chilogrammo'', come suo multiplo ({{M|1|u=kg}} = {{M|1000|u=g}})▼
Tale definizione era difficile da realizzare accuratamente, anche perché la densità dell'acqua è legata in parte alla pressione, e l'unità di pressione include la massa tra i fattori, introducendo una [[Tautologia|dipendenza circolare]] nella definizione del chilogrammo▼
▲Il grammo entrò a far parte del sistema metrico francese il 1º agosto [[1793]], definito<ref>Da [[Antoine Lavoisier]] e [[René Just Haüy]] per la Commissione dei pesi e delle misure dell'[[Accademia francese delle scienze]].</ref> come la massa di un [[centimetro cubo]] ({{M|1.0|e=−6|ul=m³}}) di [[acqua]] alla temperatura di {{M|3,98|ul=°C}} a [[pressione atmosferica standard]
Per evitare questo problema, il chilogrammo venne ridefinito come la massa ''precisa'' di una particolare massa standard, creata per approssimare la definizione originale e realizzata nel [[1875]]. Il prototipo internazionale del chilogrammo «Le Grand Kilo», un cilindro retto a base circolare che misura {{M|39|u=mm}} in altezza e diametro, composto da una [[Lega (metallurgia)|lega]] di [[platino]] e [[iridio]], è conservato al ''Bureau International des Poids et Mesures'' ([[Bureau international des poids et mesures|Ufficio internazionale dei pesi e delle misure]]) presso il [[Pavillon de Breteuil]] a [[Sèvres]], [[Francia]▼
▲Tale definizione era difficile da realizzare accuratamente, anche perché la densità dell'acqua è legata in parte alla pressione, e l'unità di pressione include la massa tra i fattori, introducendo una [[Tautologia|dipendenza circolare]] nella definizione del chilogrammo.
Dal [[1889]], il [[Sistema internazionale di unità di misura|SI]] definisce l'unità di misura come pari alla massa di questo prototipo. Copie ufficiali del prototipo sono rese disponibili come prototipi nazionali, che sono stati confrontati periodicamente con il prototipo di Parigi, negli anni 1889, 1946-1948, e 1988-1992; ulteriore comparazione straordinaria fu effettuata nel 2014<ref name=":0" />▼
▲Per evitare questo problema, il chilogrammo venne ridefinito come la massa ''precisa'' di una particolare massa standard, creata per approssimare la definizione originale e realizzata nel [[1875]]. Il prototipo internazionale del chilogrammo «Le Grand Kilo», un cilindro retto a base circolare che misura {{M|39|u=mm}} in altezza e diametro, composto da una [[Lega (metallurgia)|lega]] di [[platino]] e [[iridio]], è conservato al ''Bureau International des Poids et Mesures'' ([[Bureau international des poids et mesures|Ufficio internazionale dei pesi e delle misure]]) presso il [[Pavillon de Breteuil]] a [[Sèvres]], [[Francia]].
Quando, nel [[1889]], si confrontò il [[Campione (metrologia)|campione]] del chilogrammo costruito nel [[1875]] con il precedente campione definito tramite la [[Massa (fisica)|massa]] d'acqua, ci si accorse che essi non concordavano, essendo il manufatto equivalente a {{M|1,000027|u=dm3}} di acqua. Alla scelta di mutare il campione del chilogrammo con un manufatto più preciso, i tecnici preferirono mantenere il campione già in uso da quattordici anni, abbandonando la definizione legata alla massa d'acqua▼
Inoltre, ritenuto importante il volume legato alla definizione mantenuta, si introdusse il [[litro]] come volume di acqua alla temperatura di {{M|3,98|ul=°C}} a pressione atmosferica standard di massa uguale a unchilogrammo (una definizione soppiantata nel [[1964]] quando si decise di rendere il litro esattamente pari a un decimetro cubo)▼
▲Dal [[1889]], il [[Sistema internazionale di unità di misura|SI]] definisce l'unità di misura come pari alla massa di questo prototipo. Copie ufficiali del prototipo sono rese disponibili come prototipi nazionali, che sono stati confrontati periodicamente con il prototipo di Parigi, negli anni 1889, 1946-1948, e 1988-1992; ulteriore comparazione straordinaria fu effettuata nel 2014.<ref name=":0" />
Per definizione, l'errore nella replicabilità del prototipo era pari a zro; in realtà, era valutato nell'ordine dei 2 microgrammi. Questo risulta dalla comparazione del prototipo con le sue copie ufficiali, che sono, per quanto possibile, composte dallo stesso materiale e conservate nelle stesse condizioni. Non ci sono motivi per ritenere che il prototipo sia più o meno stabile delle copie ufficiali. Sembra che il chilogrammo originale abbia perso circa 50 microgrammi negli ultimi 100 anni per ragioni ancora sconosciute (probabilmente per sublimazione del metallo, infatti anch'essi col tempo "evaporano"), per questo motivo si è deciso di definire il chilogrammo attraverso delle leggi fisiche, e non più attraverso un campione di riferimento.<ref>{{Cita news |url=http://www.repubblica.it/2005/d/sezioni/scienza_e_tecnologia/chilo/chilo/chilo.html |titolo=Il "chilogrammo" cambia peso, Nuovo sistema di misura |rivista=la Repubblica |data=2005}}</ref>▼
▲Quando, nel [[1889]], si confrontò il [[Campione (metrologia)|campione]] del chilogrammo costruito nel [[1875]] con il precedente campione definito tramite la [[Massa (fisica)|massa]] d'acqua, ci si accorse che essi non concordavano, essendo il manufatto equivalente a {{M|1,000027|u=dm3}} di acqua. Alla scelta di mutare il campione del chilogrammo con un manufatto più preciso, i tecnici preferirono mantenere il campione già in uso da quattordici anni, abbandonando la definizione legata alla massa d'acqua.
▲Inoltre, ritenuto importante il volume legato alla definizione mantenuta, si introdusse il [[litro]] come volume di acqua alla temperatura di {{M|3,98|ul=°C}} a pressione atmosferica standard di massa uguale a
▲Per definizione, l'errore nella replicabilità del prototipo era pari a
La conservazione del vecchio prototipo internazionale è stata realizzata con i più rigorosi criteri: viene utilizzato un sotterraneo blindato, per la cui apertura occorre l'uso contemporaneo di tre diverse chiavi, custodite da tre personalità del [[Bureau international des poids et mesures]]. L'apertura avviene previa autorizzazione del ''[[Comité international des poids et mesures|Comitato Internazionale dei Pesi e delle Misure]]''.
Le condizioni di temperatura, pressione e umidità sono costanti e si evita il contatto con la polvere tenendo il prototipo sotto tre campane di vetro. Tale prototipo veniva usato per le comparazioni (ogni 40 anni circa).<ref name=":0">{{Cita web |url=http://www.bipm.org/en/bipm/mass/ipk/#verifications |titolo=IPK |editore=BIPM |lingua=en |accesso=13 luglio 2017}}</ref> Altri campioni dell'unità di massa, realizzati per gli stati aderenti alla ''[[Convention du Mètre|Convenzione del Metro]]'' differiscono dal capostipite per ±{{M|0.3|u=mg}}. Sei di tali campioni servivano a ricostruire il prototipo internazionale nel malaugurato caso questo dovesse divenire inservibile<ref>{{Cita libro |autore=E. Arri |autore2=et alii |titolo=Le misure di grandezze fisiche |città=Torino |editore=Paravia |anno=1984}}</ref>.
La scomodità legata all'accessibilità dei campioni unita alla loro dubbia accuratezza hanno convinto i tecnici e gli scienziati a cercare una definizione di chilogrammo maggiormente soddisfacente.
In Italia il campione del chilogrammo è conservato a [[Roma]] presso il [[Ministero dello sviluppo economico]].
Per evitare conflitti con una vecchia unità di misura del peso, chiamata anch'essa kilogrammo, e con l'uso del prefisso "kilo" nel nome, nel [[1954]] la Commissione italiana di metrologia propose il nome "bes" (simbolo ''b'') per l'[[unità di misura]] di base della [[massa (fisica)|massa]]; ma la proposta non ricevette il sufficiente consenso internazionale e fu quindi ritirata. Nel [[1988]] fu la volta della Commissione svedese di metrologia a proporre di sostituire il termine "kilogrammo" con "GIO", per onorare il [[metrologo]] italiano [[Giovanni Giorgi (fisico)|Giovanni Giorgi]], ma anche questa proposta non ebbe successo<ref>{{Cita pubblicazione |titolo=Norma Italiana UNI CEI ISO 1000:2004 |capitolo=Unità di misura SI e raccomandazioni per l'uso dei loro multipli e di alcune altre unità |città=Milano |editore=UNI-CEI |anno=2004}}</ref>.
Il Decreto del Presidente della Repubblica n. 802 del 12 agosto [[1982]]<ref>{{normattiva|tipo=DPR|numero=802|giorno=12|mese=08|anno=1982}}</ref> ha recepito la Direttiva 80/181/CEE relativa alle unità di misura stabilendo "le unità di misura legali da utilizzare per esprimere grandezze"; nell'allegato, per la massa viene indicato il kilogrammo, definito come "
=== Nuova definizione ===
Riga 58 ⟶ 61:
Le proposte avanzate sono state:
[[File:Silicon sphere for Avogadro project.jpg|thumb|Sfera di [[Silicio]] intrinseco monocristallino campione del progetto Avogadro]]
* Legare la definizione di chilogrammo alla [[costante di Avogadro]]. Il valore di questa costante universale è pari al numero di particelle contenute in una [[mole]] di una qualunque sostanza. La difficoltà tecnica di questo approccio è legata alla necessità di contare con precisione il numero di atomi della sostanza prescelta e quindi, rendere l'incertezza con cui si conosce la costante di Avogadro minore di quella legata al chilogrammo campione attuale.<ref>{{Cita news |url=http://www.corriere.it/scienze_e_tecnologie/08_luglio_01/chilo_perfetto_a1b71036-4762-11dd-8c36-00144f02aabc.shtml |titolo=Alla ricerca del chilo perfetto |rivista=Il Corriere della Sera |data=1º luglio 2018}}</ref>
* L'approccio dell'accumulazione ionica coinvolge l'accumulazione di ioni d'[[oro]] e la misura della corrente elettrica necessaria a neutralizzarli.
* L'utilizzo della [[bilancia di Watt]] (un apparato elettromeccanico usato per la definizione dell'[[ampere]]) per correlare il chilogrammo alla [[costante di Planck]], e utilizzando le definizioni di [[volt]] e di [[ohm]].
* L'utilizzo della [[levitazione]] di un [[superconduttore]], che mette in relazione il chilogrammo alle quantità elettriche tramite la levitazione di un corpo superconduttore in un campo magnetico generato da una spira [[superconduttore|superconduttrice]], e misurando la corrente elettrica circolante nella spira.
* Da quando il valore della [[costante di Josephson]] (CIPM (1988) Raccomandazione 1, PV 56; 19) e della [[Costante di von Klitzing|costante di Von Klitzing]] (CIPM (1988), Raccomandazione 2, PV 56; 20) si conoscono con sufficiente precisione (KJ ≡ {{M|4,835979|×|1014|u=Hz/V}} e RK ≡ {{M|2,5812807|×|104|u=Ω}}), è stato proposto di ridefinire il chilogrammo come:
Riga 69 ⟶ 72:
:<math>1 \,\mathrm{kg} = \left(\frac{h}{6{,}62607015 \times 10^{-34}\;}\right) \frac{\mathrm{s}}{\mathrm{m}^2}\ </math>
Dove <math>h</math> è appunto la costante di Planck.
== Multipli e sottomultipli ==
| |||